主被動(dòng)一體式自消除恢復(fù)轉(zhuǎn)子徑軸向間隙的保護(hù)軸承裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁懸浮軸承系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種主被動(dòng)一體式自消除恢復(fù)轉(zhuǎn)子徑軸向間隙的保護(hù)軸承裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在磁懸浮軸承系統(tǒng)中，一般需要一套保護(hù)軸承(也稱輔助軸承、備用軸承、保持軸承或應(yīng)急軸承)在系統(tǒng)斷電、過載、控制系統(tǒng)失效或者故障等突發(fā)情況下作為臨時(shí)支承。圓錐滾子式自動(dòng)消除轉(zhuǎn)子間隙的向心推力保護(hù)軸承可以同時(shí)在徑向和軸向承受載荷，保證高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不與系統(tǒng)的定子部分發(fā)生碰撞和摩擦，以保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性。傳統(tǒng)的保護(hù)軸承設(shè)計(jì)一般是將滾動(dòng)軸承裝配在軸承座中，滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子之間設(shè)置的磁懸浮軸承正常工作所需的徑向/軸向間隙一般為轉(zhuǎn)子與徑向/軸向磁懸浮軸承徑向間隙的一半。因此，保護(hù)軸承工作時(shí)受到很大的沖擊和振動(dòng)，同時(shí)由于轉(zhuǎn)子跌落后無法消除保護(hù)軸承與轉(zhuǎn)子之間的間隙，保護(hù)軸承抵抗沖擊和振動(dòng)的能力較差，容易導(dǎo)致其損壞，以致引發(fā)磁懸浮軸承系統(tǒng)損壞的嚴(yán)重事故。因此，保護(hù)軸承也一直是制約著磁懸浮軸承系統(tǒng)應(yīng)用和發(fā)展的主要因素。
[0003]由于磁懸浮軸承系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速一般都很高，而轉(zhuǎn)子與保護(hù)軸承之間存在較大的徑向和軸向間隙，致使轉(zhuǎn)子在跌落到保護(hù)軸承上時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊與振動(dòng)。目前有一種方法通過在滾動(dòng)軸承內(nèi)圈安裝一個(gè)帶斜面的內(nèi)嵌套，與加工有斜面的轉(zhuǎn)子接觸，當(dāng)電磁鐵工作時(shí)，電磁鐵上電使得包含滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)壓縮彈簧，此時(shí)內(nèi)嵌套與轉(zhuǎn)子之間有間隙，保護(hù)軸承不工作；當(dāng)磁懸浮軸承意外斷電時(shí)，電磁鐵失電，彈簧推動(dòng)保護(hù)軸承的結(jié)構(gòu)整體移動(dòng)，使得內(nèi)嵌套與轉(zhuǎn)子接觸消除間隙，但其由于利用彈簧的推力維持保護(hù)軸承結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子接觸，若彈簧的剛度太小導(dǎo)致保護(hù)軸承軸向支承剛度很小，若彈簧剛度太大則電磁鐵無法壓縮彈簧;并且此方案中由于轉(zhuǎn)子與內(nèi)嵌套的斜面錐度單一，在斜面錐度較小的情況下，內(nèi)嵌套與轉(zhuǎn)子之間的軸向間隙大小是徑向間隙的數(shù)倍，即在滿足磁懸浮軸承徑向保護(hù)的情況下，無法滿足磁懸浮軸承的軸向保護(hù)，故此保護(hù)軸承無法同時(shí)對磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子提供徑向和軸向保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有的技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種主被動(dòng)一體式自消除恢復(fù)軸承外圈徑軸向間隙的保護(hù)裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種主被動(dòng)一體式自消除恢復(fù)轉(zhuǎn)子徑軸向間隙的保護(hù)軸承裝置，包括轉(zhuǎn)子、保護(hù)軸承、端蓋，端蓋與外部的機(jī)座固定連接；
所述保護(hù)軸承包括套筒、滾動(dòng)軸承、旋進(jìn)內(nèi)組件、旋進(jìn)外組件、滾珠以及軸承壓蓋；
所述旋進(jìn)外組件，旋進(jìn)外組件外圓表面安裝于端蓋上，內(nèi)圓表面靠近滾珠端設(shè)置一圈圓弧型溝道，另一端設(shè)置有與旋進(jìn)內(nèi)組件外圓表面的外螺紋G3配合的內(nèi)螺紋；
所述滾珠，滾珠置于旋進(jìn)內(nèi)組件和旋進(jìn)外組件的溝道之間； 所述轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子端部加工成具有較小錐度的斜面Hl和較大錐度的斜面H2，兩種不同錐度的斜面沿著軸向交替設(shè)置；
所述套筒，套筒安裝于滾動(dòng)軸承內(nèi)圈，套筒的內(nèi)表面加工成于轉(zhuǎn)子端部一致的斜面，并置于轉(zhuǎn)子端部外圍，套筒內(nèi)表面沿軸向與轉(zhuǎn)子端部表面存在均勻大小的徑向間隙LI，軸向間隙為L2;
所述滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承外圈安裝于旋進(jìn)內(nèi)組件上；
所述旋進(jìn)內(nèi)組件，旋進(jìn)內(nèi)組件外圓表面軸向中間位置處設(shè)置有I?2圈外螺紋G3，外螺紋旋向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，靠近滾珠的一端沿著周向設(shè)置有與滾珠的數(shù)量一致的圓弧型溝道G2，每段溝道沿著軸向有一定的螺旋，其導(dǎo)程與外螺紋G3的導(dǎo)程大小一致，另外一端沿著周向設(shè)置有齒輪輪齒G4，與外部的步進(jìn)電機(jī)連接；
所述軸承壓蓋，軸承壓蓋通過螺釘與旋進(jìn)內(nèi)組件連接軸向壓緊滾動(dòng)軸承，軸承壓蓋與轉(zhuǎn)子之間存在徑向間隙L3，L3設(shè)置為磁懸浮軸承系統(tǒng)所需的徑向保護(hù)間隙大小，并且設(shè)置轉(zhuǎn)子與套筒之間的間隙LI大于L3。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括所述滾珠個(gè)數(shù)為2-200個(gè)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括所述滾動(dòng)軸承為深溝球軸承、一對角接觸軸承，或者為陶瓷球軸承。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括所述旋進(jìn)內(nèi)組件和旋進(jìn)外組件表面的螺紋的牙型為矩形、梯形、鋸齒形或者普通螺紋。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括所述軸承壓蓋為圓盤狀，圓盤沿圓周設(shè)有一圈螺釘孔，軸承壓蓋壓于旋進(jìn)內(nèi)組件與滾動(dòng)軸承的接縫處。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括所述保護(hù)軸承材料為金屬或者碳纖維/玻璃纖維制成的復(fù)合材料。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明能夠在磁懸浮軸承系統(tǒng)失效后對轉(zhuǎn)子同時(shí)提供徑向和軸向的保護(hù)，并且能夠同時(shí)消除轉(zhuǎn)子與滾動(dòng)軸承之間的徑向和軸向間隙，從而消除了高速轉(zhuǎn)子跌落后對滾動(dòng)軸承的振動(dòng)和沖擊;另外，當(dāng)磁懸浮軸承再次正常工作時(shí)，能夠及時(shí)恢復(fù)轉(zhuǎn)子與滾動(dòng)軸承之間的間隙，從而使得保護(hù)軸承不干擾磁懸浮軸承的再次正常工作，提高了向心推力保護(hù)軸承的可靠性和安全性，以滿足高速磁懸浮軸承系統(tǒng)發(fā)展的需要。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0013]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是圖1中I部放大間隙未消除狀態(tài)下示意圖。
[0015]圖3是圖1中I部放大間隙消除狀態(tài)下示意圖。
[0016]圖4是旋進(jìn)內(nèi)組件的視圖。
[0017]圖5是圖4中A向局部視圖。
[0018]圖中，1、轉(zhuǎn)子，2、套筒，3、滾動(dòng)軸承，4、旋進(jìn)內(nèi)組件，5、旋進(jìn)外組件，6、滾珠，7、端蓋，8、軸承壓蓋，9、螺釘。
【具體實(shí)施方式】
[0019]附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0020]如圖1-5是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，一種主被動(dòng)一體式自消除恢復(fù)轉(zhuǎn)子徑軸向間隙的保護(hù)軸承裝置，包括轉(zhuǎn)子1、保護(hù)軸承、端蓋7，端蓋7與外部的機(jī)座固定連接。
[0021]保護(hù)軸承包括套筒2、滾動(dòng)軸承3、旋進(jìn)內(nèi)組件4、旋進(jìn)外組件5、滾珠6以及軸承壓蓋8。
[0022]旋進(jìn)外組件5，旋進(jìn)外組件5外圓表面安裝于端蓋7上，內(nèi)圓表面靠近滾珠6端設(shè)置一圈圓弧型溝道，另一端設(shè)置有與旋進(jìn)內(nèi)組件4外圓表面的外螺紋G3配合的內(nèi)螺紋。
[0023]滾珠6，滾珠6置于旋進(jìn)內(nèi)組件4和旋進(jìn)外組件5的溝道之間。
[0024]轉(zhuǎn)子I，轉(zhuǎn)子I端部加工成具有較小錐度的斜面Hl和較大錐度的斜面H2，兩種不同錐度的斜面沿著軸向交替設(shè)置。
[0025]套筒2，套筒2安裝于滾動(dòng)軸承3內(nèi)圈，套筒2的內(nèi)表面加工成于轉(zhuǎn)子I端部一致的斜面，并置于轉(zhuǎn)子I端部外圍，套筒2內(nèi)表面沿軸向與轉(zhuǎn)子I端部表面存在均勻大小的徑向間隙LI，軸向間隙為L2。
[0026]滾動(dòng)軸承3，滾動(dòng)軸承3外圈安裝于旋進(jìn)內(nèi)組件4上。
[0027]旋進(jìn)內(nèi)組件4，旋進(jìn)內(nèi)組件4外圓表面軸向中間位置處設(shè)置有I?2圈外螺紋G3，外螺紋旋向與轉(zhuǎn)子I轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，靠近滾珠的一端沿著周向設(shè)置有與滾珠的數(shù)量一致的圓弧型溝道G2，每段溝道沿著軸向有一定的螺旋，其導(dǎo)程與外螺紋G3的導(dǎo)程大小一致，另外一端沿著周向設(shè)置有齒輪輪齒G4，與外部的步進(jìn)電機(jī)連接。
[0028]軸承壓蓋8，軸承壓蓋8通過螺釘與旋進(jìn)內(nèi)組件4連接軸向壓緊滾動(dòng)軸承3，軸承壓蓋8與轉(zhuǎn)子I之間存在徑向間隙L3，L3設(shè)置為磁懸浮軸承系統(tǒng)所需的徑向保護(hù)間隙大小，并且設(shè)置轉(zhuǎn)子I與套筒2之間的間隙LI大于L3。
[0029]滾珠6個(gè)數(shù)為2-200個(gè)。
[0030]滾動(dòng)軸承3為深溝球軸承、一對角接觸軸承，或者為陶瓷球軸承。
[0031]旋進(jìn)內(nèi)組件4和旋進(jìn)外組件5表面的螺紋的牙型為矩形、梯形、鋸齒形或者普通螺紋。
[0032]軸承壓蓋8為圓盤狀，圓盤沿圓周設(shè)有一圈螺釘孔，軸承壓蓋8壓于旋進(jìn)內(nèi)組件4與滾動(dòng)軸承3的接縫處。
[0033]保護(hù)軸承材料為金屬或者碳纖維/玻璃纖維制成的復(fù)合材料。
[0034]安裝時(shí)，首先將套筒2、滾動(dòng)軸承3、旋進(jìn)內(nèi)組件4以及軸承壓蓋8安裝為一體，將旋進(jìn)外組件5安裝于端蓋7;然后將旋進(jìn)內(nèi)組件4等整體旋入旋進(jìn)外組件5，此過程中當(dāng)旋進(jìn)內(nèi)組件4外表面圓弧形溝道始端的圓弧形滾珠入口(圖2中Gl)與旋進(jìn)外組件內(nèi)表面的圓弧形溝道重合時(shí)，將滾珠分別對應(yīng)裝入每個(gè)圓弧形滾珠入口(圖2中Gl)中，繼續(xù)旋入旋進(jìn)內(nèi)組件4，在旋進(jìn)內(nèi)組件4旋入的過程中，旋進(jìn)內(nèi)組件4與旋進(jìn)外組件5存在相對軸向位移，并且滾珠6在旋進(jìn)內(nèi)組件4和旋進(jìn)外組件5的圓弧形溝道內(nèi)滾動(dòng)，由于旋進(jìn)外組件5中的圓弧形溝道周向首尾封閉無軸向偏移，而旋進(jìn)內(nèi)組件4外表面的圓弧形溝道具有與外螺紋導(dǎo)程相同的軸向位移，所以通過旋進(jìn)內(nèi)組件4中的圓弧形溝道，使得滾珠6在溝道內(nèi)滾動(dòng)的同時(shí)，允許旋進(jìn)內(nèi)組件4的軸向移動(dòng)，并且由于旋進(jìn)內(nèi)組件4和旋進(jìn)外組件5圓弧形溝道的約束，使得滾珠能夠始終保持在溝道內(nèi)部并沿著周向均勻分布;最后將保護(hù)軸承裝置整體通過端蓋7連接至機(jī)座，并通過調(diào)節(jié)旋進(jìn)內(nèi)組件4的旋入深度